大头橐吾，多年生草本。
根肉质，多数，粗壮。
茎直立，高50-100厘米，上部被白色蛛丝状柔毛或光滑，基部直径达1厘米，被枯叶柄纤维。
丛生叶与茎下部叶具柄，叶柄长20-100厘米，无翅，光滑，灰绿色，具紫斑，基部鞘状抱茎，叶片轮廓肾形，直径约40厘米，掌状3-5全裂，裂片长14-18厘米，再作掌状浅裂，小裂片羽状或具齿，稀全缘，上面绿色，下面浅绿色，两面在幼时被白色柔毛，后脱毛，光滑，叶脉掌状；
茎中上部叶较小，具短柄，鞘状抱茎；
最上部叶无鞘，叶片掌状分裂。
头状花序辐射状，2-8，排列成伞房状花序；
常无苞片及小苞片；
花序梗长达20厘米，被卷曲的白色柔毛；
总苞半球形，长10-25毫米，宽15-24毫米，总苞片9-12，2层，排列紧密，背部隆起，两侧有脊，宽长圆形，宽达8毫米，先端三角形，具尖头，背部被白色柔毛，内层具宽膜质边缘。
舌状花黄色，舌片长圆形，长4-6.5厘米，宽约1厘米，管部长10-13毫米；
管状花多数，长约2厘米，管部长约1厘米，檐部筒形，冠毛红褐色，与花冠管部等长。
瘦果细圆柱形，长达1厘米，具纵肋，光滑。
花果期4-9月。
